什麼是運算符的重載?
運算符與類結合,產生新的含義。
爲什麼要引入運算符重載?
作用:爲了實現類的多態性(多態是指一個函數名有多種含義)
怎麼實現運算符的重載?
方式:類的成員函數 或 友元函數(類外的普通函數)
規則:不能重載的運算符有 . 和 .* 和 ?: 和 :: 和 sizeof
友元函數和成員函數的使用場合:一般情況下,建議一元運算符使用成員函數,二元運算符使用友元函數
1、運算符的操作需要修改類對象的狀態,則使用成員函數。如需要做左值操作數的運算符(如=,+=,++)
2、運算時,有數和對象的混合運算時,必須使用友元
3、二元運算符中,第一個操作數爲非對象時,必須使用友元函數。如輸入輸出運算符<<和>>
具體規則如下:
運算符 |
建議使用 |
所有一元運算符 |
成員函數 |
= ( ) [ ] -> |
必須是成員函數 |
+= -= /= *= ^= &= != %= >>= <<= , 似乎帶等號的都在這裏了. |
成員函數 |
所有其它二元運算符, 例如: –,+,*,/ |
友元函數 |
<< >> |
必須是友元函數 |
2. 參數和返回值
當參數不會被改變,一般按const引用來傳遞(若是使用成員函數重載,函數也爲const).
對於返回數值的決定:
1) 如果返回值可能出現在=號左邊, 則只能作爲左值, 返回非const引用。
2) 如果返回值只能出現在=號右邊, 則只需作爲右值, 返回const型引用或者const型值。
3) 如果返回值既可能出現在=號左邊或者右邊, 則其返回值須作爲左值, 返回非const引用。
運算符重載舉例:
+和 -運算符的重載:
- class Point
- {
- private:
- int x;
- public:
- Point(int x1)
- { x=x1;}
- Point(Point& p)
- { x=p.x;}
- const Point operator+(const Point& p);//使用成員函數重載加號運算符
- friend const Point operator-(const Point& p1,const Point& p2);//使用友元函數重載減號運算符
- };
- const Point Point::operator+(const Point& p)
- {
- return Point(x+p.x);
- }
- Point const operator-(const Point& p1,const Point& p2)
- {
- return Point(p1.x-p2.x);
- }
調用:
- Point a(1);
- Point b(2);
- a+b; //正確,調用成員函數
- a-b; //正確,調用友元函數
- a+1; //正確,先調用類型轉換函數,把1變成對象,之後調用成員函數
- a-1; //正確,先調用類型轉換函數,把1變成對象,之後調用友元函數
- 1+a; //錯誤,調用成員函數時,第一個操作數必須是對象,因爲第一個操作數還有調用成員函數的功能
- 1-a; //正確,先類型轉換 後調用友元函數
總結:
1、由於+ -都是出現在=號的右邊,如c=a+b,即會返回一個右值,可以返回const型值
2、後幾個表達式討論的就是,數和對象混合運算符的情況,一般出現這種情況,常使用友元函數
3、雙目運算符的重載:
重載運算符函數名:operator@(參數表)
隱式調用形式:obj1+obj2
顯式調用形式:obj1.operator+(OBJ obj2)---成員函數
operator+(OBJ obj1,OBJ obj2)---友元函數
執行時,隱式調用形式和顯式調用形式都會調用函數operator+()
++和--運算符的重載:
- class Point
- {
- private:
- int x;
- public:
- Point(int x1)
- { x=x1;}
- Point operator++();//成員函數定義自增
- const Point operator++(int x); //後綴可以返回一個const類型的值
- friend Point operator--(Point& p);//友元函數定義--
- friend const Point operator--(Point& p,int x);//後綴可以返回一個const類型的值
- };
- Point Point::operator++()//++obj
- {
- x++;
- return *this;
- }
- const Point Point::operator++(int x)//obj++
- {
- Point temp = *this;
- this->x++;
- return temp;
- }
- Point operator--(Point& p)//--obj
- {
- p.x--;
- return p;
- //前綴形式(--obj)重載的時候沒有虛參,通過引用返回*this 或 自身引用,也就是返回變化之後的數值
- }
- const Point operator--(Point& p,int x)//obj--
- {
- Point temp = p;
- p.x--;
- return temp;
- // 後綴形式obj--重載的時候有一個int類型的虛參, 返回原狀態的拷貝
- }
函數調用:
- <pre class="cpp" name="code">Point a(1);
- Point b(2);
- a++;//隱式調用成員函數operator++(0),後綴表達式
- ++a;//隱式調用成員函數operator++(),前綴表達式
- b--;//隱式調用友元函數operator--(0),後綴表達式
- --b;//隱式調用友元函數operator--(),前綴表達式
- cout<<a.operator ++(2);//顯式調用成員函數operator ++(2),後綴表達式
- cout<<a.operator ++();//顯式調用成員函數operator ++(),前綴表達式
- cout<<operator --(b,2);//顯式調用友元函數operator --(2),後綴表達式
- cout<<operator --(b);//顯式調用友元函數operator --(),前綴表達式 </pre>
總結:
1、a++
函數返回:temp(臨時變量)
函數返回是否是const類型:返回是一個拷貝後的臨時變量),不能出現在等號的左邊(臨時變量不能做左值),函數的結果只能做右值,則要返回一個const類型的值
++a
函數返回:*this;
函數返回是否是const類型:返回原狀態的本身,返回值可以做左值,即函數的結果可以做左值,則要返回一個非const類型的值
2、前後綴僅從函數名(operator++)無法區分,只能有參數區分,這裏引入一個虛參數int x,x可以是任意整數。
3、單目運算符的重載:
重載運算符函數名:operator@(參數表)
隱式調用形式:obj1@ 或 @obj1
顯式調用形式:
成員函數:
obj1.operator@( )//前綴
obj1.operator@(0)//後綴
友元函數:
operator@(OBJ obj)//前綴
operator@(OBJ obj,int x)//後綴
執行時,隱式調用形式和顯式調用形式都會調用函數operator@()
重載下標運算符[ ]
- class Point
- {
- private:
- int x[5];
- public:
- Point()
- {
- for (int i=0;i<5;i++)
- {
- x[i]=i;
- }
- }
- int& operator[](int y);
- };
- int& Point::operator[](int y)
- {
- static int t=0;
- if (y<5)
- {
- return x[y];
- }
- else
- {
- cout<<"下標出界";
- return t;
- }
- }
調用:
- Point a;
- for (int i=0;i<10;i++)
- {
- cout<<a[i]<<endl;//無論i下標是否越界,每當使用a[i]時,都會調用[]的重載
- }
- a[0]=10;
重載下標運算符[ ]的目的:
1、對象[x] 類似於 數組名[x],更加符合習慣
2、可以對下標越界作出判斷
語法:
重載方式:只能使用成員函數重載
函數名:operator[ ](參數表)
參數表:一個參數,且僅有一個參數,該參數設定了下標值,通常爲整型,但是也可以爲字符串( 看成下標)。
函數調用:顯式調用:Obj[arg]-對象[下標]
隱式調用:obj.operator[ ](arg)
返回類型:
1、返回函數引用 + 返回成員的實際類型(由程序員根據函數體定義)
2、因爲返回值可以做左值和右值,應該不使用返回值爲const類型
但是,爲了能訪問const對象,下標運算符重載有非const和const兩個版本。(待定寫)
如:int& Point::operator[](int y)//爲什麼使用返回引用:返回的值可以做左值,也可以做右值,則必須使用返回引用
重載運算符( )
- class Point
- {
- private:
- int x;
- public:
- Point(int x1)
- { x=x1;}
- const int operator()(const Point& p);
- };
- const int Point::operator()(const Point& p)
- {
- return (x+p.x);
- }
- 調用:
- Point a(1);
- Point b(2);
- cout<<a(b);
重載運算符( )的目的:
1、對象( ) 類似於 函數名(x),更加符合習慣
語法:
重載方式:只能使用成員函數重載
重載後還可以繼續重載
函數名:operator( )(參數表)
參數表:參數隨意,具體根據實際情況而定。
函數調用:顯式調用:Obj(x)
隱式調用:obj.operator( )(x)
返回類型:
1、返回成員的實際類型隨意,具體由程序員根據函數體定義
2、因爲返回值只能做右值,只讀,應該使用返回值爲const類型
重載輸入輸出操作符<< >>
- class Point
- {
- private:
- int x;
- public:
- Point(int x1)
- { x=x1;}
- friend ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p);//使用友元函數重載<<輸出運算符
- friend istream& operator>>(istream& cin,Point& p);//使用友元函數重載>>輸出運算符
- };
- ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p)
- {
- cout<<p.x<<endl;
- return cout;
- }
- istream& operator>>(istream& cin,Point& p)
- {
- cin>>p.x;
- return cin;
- }
- 調用:
- Point a(1);
- Point b(2);
- cin>>a>>b;
- cout<<a<<b<<endl;
語法:
重載方式:只能使用友元函數重載 且 使用三個引用&
函數名:
輸出流: operator<<(參數表)
輸入流:operator>>(參數表)
參數表:固定(容易出錯啊),兩個參數均用引用&
輸出流: 必須是兩個參數:對輸出流ostream& 和 對象
第一個操作數cout,定義在文件iostream中,是標準類類型ostream的對象的引用。
如:ostream& cout,const Point& p
輸入流:必須是兩個參數:對輸入流ostream& 和 對象
第一個操作數是cin,定義在文件iostream,實際上是標準類類型istream的對象的引用
如:instream& cin,const Point& p
函數調用:
輸出流: 顯式調用:cout<<對象
隱式調用: operator<<(cout,對象)
輸入流:顯式調用:cin>>對象
隱式調用: operator>>(cin,對象)
返回類型:返回類型固定 + 使用返回函數引用(滿足連續輸出)
輸出流: 返回ostream&
如:ostream& operator<<(ostream& cout,const Point& p)
輸入流:返回:istream&
如:istream& operator>>(istream& cin,Point& p)
注意:爲什麼輸入輸出操作符的重載必須使用友元函數?
因爲:成員函數要求是有對象調用,則第一個參數必須是類的對象,但是<<和>>第一個參數是流的對象引用。
故,不能使用成員函數